تفتح قابلية تصنيع الطبقات العازلة المؤهلة 1200 فولت الأبواب إلى أعلى المستويات الجهد االكهربى تطبيقات الطاقة المعتمدة على GaN مثل السيارات الكهربائية، والتي كانت تستخدم في السابق فقط كربيد السيليكون (SiC) التكنلوجيا.
تأتي النتيجة بعد التأهيل الناجح لمفاعل ترسيب البخار الكيميائي العضوي المعدني (MOCVD) المؤتمت بالكامل من AIXTRON في شركة imec ببلجيكا لدمج مواد epi-stack المحسنة.
أثبتت المواد ذات فجوة النطاق العريضة نيتريد الغاليوم (GaN) وكربيد السيليكون (SiC) قيمتها باعتبارها من الجيل التالي من أشباه الموصلات للتطبيقات التي تتطلب الطاقة حيث ينقص السيليكون (Si). تعد التكنولوجيا القائمة على SiC هي الأكثر نضجًا ، ولكنها أيضًا أكثر تكلفة.
على مر السنين ، تم إحراز تقدم هائل مع التكنولوجيا القائمة على GaN والتي نمت على سبيل المثال رقائق 200 مم Si. في imec ، تم عرض ترانزستورات عالية الحركة للإلكترون (HEMTs) وأجهزة طاقة شوتكي بنظام التعزيز المؤهل لنطاقات جهد التشغيل 100 فولت و 200 فولت و 650 فولت ، مما يمهد الطريق لتطبيقات التصنيع ذات الحجم الكبير.
ومع ذلك ، فإن تحقيق جهد تشغيل أعلى من 650 فولت قد واجه تحديًا بسبب صعوبة نمو طبقات عازلة غاليوم سميكة كافية على رقائق 200 مم. لذلك ، يبقى SiC حتى الآن هو أشباه الموصلات من الخيارات لتطبيقات 650-1200V - بما في ذلك على سبيل المثال السيارات الكهربائية والطاقة المتجددة.
لأول مرة ، أظهر كل من imec و AIXTRON نموًا فوق المحور للطبقات العازلة GaN المؤهلة لتطبيقات 1200V على ركائز 200 مم QST (بسمك قياسي SEMI) عند 25 درجة مئوية و 150 درجة مئوية ، مع انهيار صلب يتجاوز 1800 فولت.
صرح دينيس ماركون ، كبير مديري تطوير الأعمال في Imec: "يمكن أن تصبح GaN الآن التكنولوجيا المفضلة لمجموعة كاملة من الفولتية التشغيلية من 20 فولت إلى 1200 فولت. نظرًا لكونها قابلة للمعالجة على رقاقات أكبر في فابس CMOS عالية الإنتاجية ، فإن تقنية الطاقة القائمة على GaN توفر ميزة تكلفة كبيرة مقارنة بالتقنية القائمة على SiC باهظة الثمن جوهريًا ".
المفتاح لتحقيق جهد الانهيار العالي هو الهندسة الدقيقة لمكدس المواد الفوقي المركب بالاقتران مع استخدام ركائز QST مقاس 200 مم ، يتم تنفيذها في نطاق برنامج IIAP. التمدد الحراري لطبقات GaN / AlGaN فوق المحورية ، مما يمهد الطريق لطبقات عازلة أكثر سمكًا - وبالتالي تشغيل جهد أعلى.
D